摘 要:結(jié)合GB 474-2008《煤樣的制備方法》、GB/T 19494-2004《煤炭機(jī)械化采樣》和GB/T 30731-2014《煤炭聯(lián)合制樣系統(tǒng)技術(shù)條件》中對(duì)煤炭無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)設(shè)備的相關(guān)規(guī)定，分析總結(jié)了目前煤炭無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)設(shè)備在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行應(yīng)用、設(shè)備安裝與調(diào)試、性能鑒定與驗(yàn)收、日常使用與維護(hù)等方面的問題，并探討了無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)未來發(fā)展需實(shí)踐創(chuàng)新之處。
　　關(guān)鍵詞：煤炭；無人值守制樣機(jī)；制樣機(jī)設(shè)計(jì)；制樣設(shè)備；性能鑒定

Application and Practice of unattended full-automatic combined sampling machine
MIN Xiong, WANG Ping, GAO Bo

(Yuanguanggongchuang Intelligent Technology Corporation Ltd., Zhuhai, 519000, China)

Abstract:According to the relevant provisions for the equipment of unattended full-automatic combined sampling machine in “The preparation method of coal sample” (GB/474-2008), “Mechanical sampling of coal”(GB/T19494-2004) and “Technical condition of coal combined sample maker system” (GB/T 30731-2014), the existing problems in practical application of sampling machine including installing, debugging, performance appraisal, acceptance, daily use and maintenance were analyzed and summarized. It was also discussed the future development of unattended full-automatic combined sampling machine.
Key words:coal; unattended full-automatic combined sampling machine; the design of sampling machine; equipment of sampling machine；performance appraisal

2002年以來,由于煤炭市場(chǎng)供求形勢(shì)的變化,燃煤價(jià)格波動(dòng)較大,煤炭市場(chǎng)管理混亂,摻雜使假以及虧噸、虧卡、包餡等現(xiàn)象嚴(yán)重,同時(shí)各火力發(fā)電企業(yè)的燃料基礎(chǔ)管理工作存在諸多弊端,各發(fā)電企業(yè)燃煤成本大幅度上升,部分發(fā)電企業(yè)的燃煤成本甚至已接近總運(yùn)營(yíng)成本的80%。為了有效控制燃料成本,各發(fā)電企業(yè)相繼實(shí)施了諸如規(guī)范燃料管理以提高公司的燃料管理水平、加強(qiáng)入廠煤的質(zhì)量和數(shù)量驗(yàn)收管理及煤場(chǎng)管理、重視熱值差管理、加強(qiáng)配煤摻燒工作、優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行方式、降低單位煤耗等一系列措施,取得了初步成效［1,2］。
　　而煤炭的制樣環(huán)節(jié)一直以來被煤炭供需方作為煤質(zhì)驗(yàn)收的重要環(huán)節(jié)，歷經(jīng)人工制樣、半自動(dòng)聯(lián)合制樣機(jī)制樣，到如今正在發(fā)展的無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)。全自動(dòng)無人值守制樣機(jī)可大幅減少人為因素，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)連續(xù)制樣，并可將制樣的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化，大大減少工作強(qiáng)度，越來越引起各個(gè)單位的重視[3]。
　　1 無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)
　　無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)按照GB 474-2008[4]、GB/T 19494.1-2004[5]、GB/T 30731-2014[6]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及通過機(jī)電自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所采集煤樣進(jìn)行自動(dòng)稱重、輸送、破碎、縮分、干燥、研磨、封裝、信息收集、樣品編碼、除塵等工藝的全過程控制，并在全自動(dòng)狀態(tài)下制備完成全水分煤樣、共用煤樣、存查煤樣以及一般分析試驗(yàn)煤樣的制備及封裝。對(duì)整個(gè)制樣過程中設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及樣品流轉(zhuǎn)的信息進(jìn)行采集并實(shí)時(shí)上傳。全自動(dòng)制樣機(jī)不僅改變了現(xiàn)有的制樣工作環(huán)境和模式，更對(duì)整個(gè)制樣過程的每個(gè)重點(diǎn)工藝環(huán)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、匯總和保存，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)制樣過程的可追溯性。對(duì)煤質(zhì)驗(yàn)收中的過程管控標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)揮了很大的作用。隨著應(yīng)用實(shí)踐的不斷深入和行業(yè)發(fā)展，無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)越來越規(guī)范、成熟。但無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中遇到一些問題，造成現(xiàn)場(chǎng)的使用情況并未達(dá)到預(yù)期效果。
　　1.1實(shí)際應(yīng)用遇到的問題
　　(1)大水分問題。無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)對(duì)煤種水分的適應(yīng)性無法做到全覆蓋，目前行業(yè)設(shè)計(jì)來煤全水分≤18%，但在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)外在水分超過10%時(shí)，部分位置易發(fā)生堵煤，且實(shí)際生產(chǎn)中也會(huì)遇到極端的煤泥情況。
　　(2)大質(zhì)量問題。因煤炭機(jī)械化采樣設(shè)備的出料縮分量可調(diào)整，所以無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)入料質(zhì)量（kg）設(shè)計(jì)范圍基本為≥20 kg~≤100kg，如此可提高制樣效率、減小設(shè)備體積及占地面積。因此在實(shí)際與采樣機(jī)對(duì)接時(shí)，可正常運(yùn)行。而實(shí)際生產(chǎn)中，因機(jī)采或人工采樣量會(huì)因來煤量有所變更，所以來煤量很多情況下會(huì)多于100kg而超出無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)來料料斗容量。
　　(3)大粒度問題。無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)因破碎腔體積大小和入料口尺寸限制，通常設(shè)計(jì)的自動(dòng)來料粒度均為13mm或25mm以下。而實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到人工制樣的需求，或采樣機(jī)異常，直接由人工采樣轉(zhuǎn)制樣機(jī)制樣的需求。更有粒度≥100mm的案例，致使制樣機(jī)堵煤而無法正常工作。
　　(4)來料混勻問題。 使用單位過分追求來料的混均步驟。GB 474-2008明確指出混合的目的是使煤樣盡可能均勻。從理論上講，縮分前進(jìn)行充分混合會(huì)減小制樣誤差，但實(shí)際并非完全如此。如在使用機(jī)械縮分器時(shí)，縮分前的混合對(duì)保證縮分精密度沒有多大必要，而且混合還會(huì)導(dǎo)致水分損失。
　　(5)過破碎問題。無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)設(shè)計(jì)的6mm和3mm的破碎率≥95%，實(shí)際生產(chǎn)的破碎率基本都能≥95%，滿足要求，但篩上物過少。此種過度破碎，使煤樣粒度過小，煤樣表面積增大，從而導(dǎo)致與空氣接觸面積也增加，致使水分損失從而影響熱值、灰分等化驗(yàn)值偏倚。此為目前制樣機(jī)嚴(yán)重的問題之一，特別是在取全水分樣之前的煤樣轉(zhuǎn)運(yùn)采用長(zhǎng)距離膠帶傳輸時(shí)，該問題特別突出。
　　(6)留樣擴(kuò)展性問題。無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)通常設(shè)計(jì)6mm全水分樣品1個(gè)，3mm備查樣品1個(gè)及0.2mm一般分析試驗(yàn)煤樣2個(gè)。而實(shí)際很多電廠需要備查樣2個(gè)～3個(gè)，更有出現(xiàn)全水樣需求4個(gè)、備查樣5個(gè)的特殊需求。
　　(7)3mm備查樣留樣量少問題。無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)3mm留樣量通常為0.75kg，是符合國(guó)標(biāo)要求的。因制樣機(jī)自身設(shè)計(jì)縮分比的限制，容易出現(xiàn)3mm人工投料口質(zhì)量不夠的問題，從而無法使用3mm人工投料口自動(dòng)制樣。
　　(8)烘干裝置問題。無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)目前行業(yè)烘干方式有紅外加熱、熱風(fēng)干燥等，目前暫無對(duì)設(shè)備內(nèi)的干燥裝置是否影響煤樣氧化的評(píng)定指標(biāo)。
　　(9)除塵效果不理想。無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)自身配有除塵系統(tǒng)，但因內(nèi)部機(jī)械構(gòu)件的加工尺寸或密封處理不良，長(zhǎng)時(shí)間使用后易出現(xiàn)飄粉積塵現(xiàn)場(chǎng)，影響現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的同時(shí)也給維護(hù)工作帶來一定的困擾。
　　(10)噪聲污染問題。工業(yè)設(shè)備噪音應(yīng)符合GB 12348的要求。空載運(yùn)載時(shí)噪聲不大于70dB(A)；制樣工作時(shí)，在距各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)邊緣1m、下方1.5m處測(cè)得的噪聲值應(yīng)不大于90dB(A)，實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)噪聲污染問題。
　　3 安裝調(diào)試問題
　　無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)因系統(tǒng)龐大復(fù)雜，所以設(shè)備生產(chǎn)及安裝調(diào)試的周期均較長(zhǎng)。若現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試不到位，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備無法在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求下運(yùn)轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)各種問題：①膠帶刮板縮分器運(yùn)動(dòng)軌跡與傳輸膠帶曲率不吻合時(shí)，會(huì)導(dǎo)致無法完整切割煤流的橫截段；②縮分器開口調(diào)節(jié)達(dá)不到要求，會(huì)導(dǎo)致切割取樣代表性問題，即選擇性取樣；③破碎腔轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速過高，會(huì)導(dǎo)致水分損失；④烘干裝置調(diào)試不到位，會(huì)導(dǎo)致煤質(zhì)氧化；⑤轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)調(diào)試不佳導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行或使用時(shí)間過久后產(chǎn)生異響；⑥研磨裝置因高速旋轉(zhuǎn)而造成其他零件共振，影響使用壽命；⑦設(shè)備對(duì)接安裝調(diào)試不到位，導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部積粉；⑧擺放空間不足，維護(hù)檢修不方便。
　　4 性能鑒定及驗(yàn)收
　　GB/T 19494.1-2004中明確規(guī)定無論哪種機(jī)械化制樣方法和哪種機(jī)械化制樣設(shè)備，都必須經(jīng)過試驗(yàn)證明其無實(shí)質(zhì)性偏倚及精密度符合要求。GB 474-2008在附錄C中提出了制樣和化驗(yàn)精密度檢驗(yàn)和偏倚試驗(yàn)方法。在安裝調(diào)試完成后，均應(yīng)按照規(guī)范要求實(shí)施性能鑒定。但由于種種原因，性能鑒定驗(yàn)收的相關(guān)問題普遍存在。
　　(1)設(shè)備使用管理單位對(duì)性能鑒定不重視，不進(jìn)行性能鑒定，導(dǎo)致性能不能判定，存在性能風(fēng)險(xiǎn)。
　　(2)設(shè)備性能鑒定范圍不規(guī)范，沒有按照要求實(shí)施，導(dǎo)致不能反應(yīng)設(shè)備的真實(shí)性能狀況。
　　(3)設(shè)備使用單位以性能鑒定為結(jié)果，性能鑒定合格即視設(shè)備驗(yàn)收，而未根據(jù)自身情況提出相應(yīng)指標(biāo)。
　　(4)設(shè)備使用單位在完成驗(yàn)收后，沒有定期再進(jìn)行性能鑒定，以確認(rèn)設(shè)備性能是否依然滿足要求。
　　5 日常使用和維護(hù)
　　無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)系統(tǒng)龐大，涉及機(jī)械、電氣、PLC程序、對(duì)外通信等專業(yè)，涉及范圍廣，因此需培養(yǎng)專業(yè)的維修維護(hù)人員，減少維修設(shè)備停留于“能用”的可使用階段，需加強(qiáng)燃料專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，要將設(shè)備達(dá)到“可用、用好”的層面。對(duì)破碎機(jī)、縮分器、給料膠帶等關(guān)鍵部件維修后，要進(jìn)行相關(guān)性能實(shí)驗(yàn)，確保維修后設(shè)備狀況良好。在無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)的日常使用和維護(hù)方面建議做到以下幾點(diǎn)：
　　(1)嚴(yán)格按無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)技術(shù)參數(shù)運(yùn)行，嚴(yán)禁將超過水分標(biāo)準(zhǔn)或粒度標(biāo)準(zhǔn)的來煤直接投入制樣機(jī)而造成堵煤。
　　(2)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡查，減少僅依靠監(jiān)控設(shè)備管控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備運(yùn)行過程中的故障或異常。
　　(3)定期做好設(shè)備的保養(yǎng)維護(hù)或聯(lián)系廠家技術(shù)人員定期保養(yǎng)設(shè)備，更換相關(guān)易損件可延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。
　　(4)定期舉行技術(shù)交流培訓(xùn)及考核，提升現(xiàn)場(chǎng)操作者的使用水平，有利于在使用過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常。
　　6 結(jié) 語
　　在工業(yè)4.0已經(jīng)開始的時(shí)代，未來智能工廠能夠自行運(yùn)轉(zhuǎn)，零件與機(jī)器可以相互交流，機(jī)器群體可自行組織生產(chǎn)，供應(yīng)鏈將自動(dòng)化協(xié)同，所以未來的無人值守全自動(dòng)制樣機(jī)需要不斷實(shí)踐創(chuàng)新，使其更加人性化、智能化，具體可從以下幾點(diǎn)著手：①無級(jí)縮分，寬量適應(yīng)。縮分器具備全自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，適應(yīng)大煤量處理，縮分器具有20kg到500kg的大煤量縮分適應(yīng)能力。②前置風(fēng)透，大水預(yù)干。采用前置式超常規(guī)水分處理，支持南方大水分特殊煤樣的制樣處理，制樣后水分自動(dòng)補(bǔ)償。③主緩互備，失敗重制。樣品縮分環(huán)節(jié)采用獨(dú)有的主煤樣和緩存樣互備設(shè)計(jì)，確保任何環(huán)節(jié)制樣失敗后的樣品重制能力。各級(jí)入料口均設(shè)有稱重功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控制樣過程的樣品質(zhì)量變化。④梯級(jí)設(shè)計(jì)，分段復(fù)活。制樣流程采用梯級(jí)投料口設(shè)計(jì)，支持對(duì)13mm、6mm、3mm任意粒度來樣的人工制樣。⑤總線設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)潔流暢。采用全總線設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)覆蓋電源總線、控制總線、棄樣輸送總線、除塵輸送總線、管道樣品傳輸、樣品封裝總線，系統(tǒng)生產(chǎn)、裝配、布局、檢修更加簡(jiǎn)潔明了，工作更加流暢。⑥進(jìn)一步優(yōu)化外觀和體積，最好能無需預(yù)制特別的安裝位。⑦制樣系統(tǒng)與燃料管控系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享。⑧利用多次對(duì)備查煤樣的抽檢，利用燃料管理平臺(tái)，自動(dòng)與原報(bào)告進(jìn)行比對(duì)，通過匯總對(duì)比數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)備查煤樣及對(duì)各級(jí)縮分的監(jiān)控，并對(duì)整個(gè)制樣過程的各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)采集、處理、保存、反饋，實(shí)時(shí)提示管控人員。
　　隨著制樣機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、智能化，未來必將對(duì)煤質(zhì)驗(yàn)收中的過程管控及燃料智能化建設(shè)發(fā)揮巨大作用。